配電設備在線監測預警終端的製作方法
2023-05-09 22:28:46 1
配電設備在線監測預警終端的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種配電設備在線監測裝置。一種配電設備在線監測預警終端，包括電參數採集電路，信號預處理電路，單片機系統電路，通訊電路，報警電路，所述電參數採集電路包括有變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、諧波信號採集電路、電壓信號採集電路、電流信號採集電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器；所述信號預處理電路包括諧波檢測分析單元電路和電參數檢測分析單元電路；各電參數採集電路輸出信號直接或經過信號預處理電路分別接入所述單片機系統電路；所述單片機系統電路連接通訊電路和報警電路。本實用新型能夠及時了解配電線路及設備的工作狀況，為配電系統末端用戶提供高可靠、高質量的用電環境。
【專利說明】配電設備在線監測預警終端
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種配電設備在線監測裝置，特別是涉及一種配電設備工況在線監測預警終端。
【背景技術】
[0002]配電系統屬於供用電的末端，配電系統設備的運行狀態直接決定了供電質量。而在傳統的運行管理過程中，往往因缺乏科學的運行管理，導致用電事故頻發，如:因高壓保險跌落或熔絲燒斷及低壓熔絲燒斷造成的缺相運行，會導致三相動力設備及家用電器燒毀；三相電流不平衡，會使零線迴路電流增大，使低壓線損增高，甚至燒斷零線，從而導致異常過電壓燒毀家用電器；配電變壓器超負載運行以及諧波電壓的影響，會使變壓器溫升增高，甚至燒毀；高壓避雷器擊穿接地，會造成IOkV線路跳閘停電等。這些，都直接影響到配電系統的供電可靠性。
[0003]因此，及時了解配電線路及設備的工作狀況，實現智能配電網自動化檢測預警，對電力系統實現智能化監控意義重大，有助於提高配電系統的管理水平，做到防患於未然，並能夠在第一時間獲取設備信息並準確、快捷的趕赴現場進行事故處理，提高供電的可靠性。
[0004]目前在運行的配電變壓器、IOkV負荷開關、分段開關，由於不能實時監控，基本上是出了故障，由用戶通知檢修；這樣的電網運行狀態，勢必會造成供電質量低，設備損壞率高。因此，如能全面推廣並適應配電系統智能化、自動化的改造需要，將能對配電系統技術進步起到積極的推動作用。而這正是當前本領域技術人員一直在思考並不斷探討的課題。
實用新型內容
[0005]本實用新型針對現有技術存在的問題，提出一種配電設備在線監測預警終端，以能夠及時了解配電線路及設備的工作狀況，為配電系統末端用戶提供高可靠、高質量的用電環境；
[0006]同時，由所述配電設備在線監測預警終端裝置為基礎，裝備到各配電站，和供電所預警計算機及無線網絡通信基站構成配電設備工況在線監測預警系統，可以實現智能配電網自動化檢測預警。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案是:
[0008]一種配電設備在線監測預警終端，包括電參數採集電路，信號預處理電路，單片機系統電路，通訊電路，報警電路，電參數採集電路包括變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、諧波信號採集電路、電壓信號採集電路、電流信號採集電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器；所述信號預處理電路包括諧波檢測分析單元電路和電參數檢測分析單元電路；其中，變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器輸出信號分別接入所述單片機系統電路；所述諧波信號採集電路通過諧波檢測分析單元電路接入所述單片機系統電路；所述電壓信號採集電路、電流信號採集電路通過電參數檢測分析單元電路接入所述單片機系統電路；所述單片機系統電路的通訊埠連接通訊電路，並設置相應的輸出控制埠連接報警電路。
[0009]所述的配電設備在線監測預警終端，通訊電路包括無線發射接收通信模塊和光纖通訊模塊，所述無線發射接收通信模塊採用無線自組網的通訊模塊或者手機模塊，用於發射和接收信息；所述單片機系統電路通過所述光纖通訊模塊或數據通信接口電路實現與外圍設備的通信。
[0010]所述的配電設備在線監測預警終端，和所述單片機系統電路的輸出端連接設有輸出控制埠電路，單片機系統電路通過所述輸出控制埠電路輸出控制IOkV斷路開關或400V斷路器或交流接觸器通斷指令。
[0011]所述的配電設備在線監測預警終端，諧波信號採集電路經互感器耦合、電阻分壓、電容濾波後輸出諧波信號；所述諧波檢測分析單元電路用於將採樣到的諧波信號進行分壓、整形後接入單片機系統電路；所述電參數檢測分析單元電路採用A/D轉換模塊將採樣到的電壓信號、電流信號、三相不平衡電流信號進行處理，然後接入單片機系統電路。
[0012]實用新型的有益積極效果:
[0013]1、本實用新型配電設備在線監測預警終端，是利用單片機技術與無線網絡通信技術而開發的，能夠較為經濟、理想的實現配電設備工作狀態在線監測預警，將會提高配電網末端用電的供電可靠性。
[0014]2、本實用新型配電設備在線監測預警終端，設計科學，功能全面，用於配電設備的遠程控制保護，控制可靠，使用方便，性價比高，能夠及時獲知配電設備實時狀態和數據檢測，加快現場事故處理，有助於提高供電質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型配電設備在線監測預警終端方框結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型配電設備在線監測預警終端單片機系統電路；
[0017]圖3是本實用新型配電設備在線監測預警終端輸出控制埠電路。
【具體實施方式】
[0018]下面通過【具體實施方式】，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0019]實施例1
[0020]如圖1所示，本實用新型配電設備在線監測預警終端，包括電參數採集電路，信號預處理電路，單片機系統電路，通訊電路，報警電路，所述電參數採集電路包括變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、諧波信號採集電路、電壓信號採集電路、電流信號採集電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器；所述信號預處理電路包括諧波檢測分析單元電路和電參數檢測分析單元電路；其中，變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器輸出信號分別接入所述單片機系統電路；所述諧波信號採集電路通過諧波檢測分析單元電路接入所述單片機系統電路；所述電壓信號採集電路、電流信號採集電路通過電參數檢測分析單元電路接入所述單片機系統電路；所述單片機系統電路的通訊埠連接通訊電路，並設置相應的輸出控制埠連接報警電路。
[0021]通訊電路包括無線發射接收通信模塊116和光纖通訊模塊117，所述無線發射接收通信模塊採用無線自組網的通訊模塊或者手機模塊，用於發射和接收信息；所述單片機系統電路通過所述光纖通訊模塊或數據通信接口電路實現與外圍設備的通信。
[0022]圖中，單片機系統電路113分別與溫度信號採集電路102、漏電保護檢測電路103、開關信號檢測埠電路107、電參數檢測單元電路110、諧波檢測分析單元電路109連接以讀取電力參數；
[0023]漏電信號檢測電路採用零序電流互感器，用於配電系統漏電檢測。單片機系統電路113與漏電信號檢測電路103連接；漏電信號檢測電路輸入端連接漏電檢測裝置零序電流互感器，輸出端連接單片機系統電路的輸入端。當漏電信號超過設定值(200-500mA)時，由單片機自動生成中文簡訊(如:線路漏電或接地)，上傳到鄉鎮供電所預警計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機，進行漏電信號預警。
[0024]電壓信號採集電路是將A、B、C三相交流電經電阻降壓後輸出電壓信號。電參數檢測分析電路110與電壓信號採集電路105連接以讀取三相電壓信號；當三相電壓信號超過設定值(420-450V)時，由單片機自動生成中文簡訊(如:出現異常過電壓)，上傳到鄉鎮供電所預警計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機，進行異常電壓預警。
[0025]述電流信號採集電路是將A、B、C三相電流經電流互感器、負載電阻後輸出電流信號。所述電參數檢測分析電路110與所述電流信號採集電路106連接以讀取三相電流信號及三相不平衡電流信號；當三相電流或三相不平衡電流信號超過設定值(不平衡度^ 50% )時，由單片機自動生成中文簡訊(如:故障現象:三相負荷極度不平衡。排除方法:觀察三相電流表的指示數據或依據每根相線的用電量，進行負荷調整，使之三相負荷趨於平衡)上傳到鄉鎮供電所預警計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機，進行三相電流過電流或三相不平衡電流預警。
[0026]諧波信號採集電路是經互感器耦合、電阻分壓、電容濾波後輸出諧波信號；所述諧波檢測分析單元電路採用模數轉換器將採樣到的諧波信號進行分壓、整形；集成電參數檢測單元電路是用於將採樣到的電壓信號、電流信號、三相不平衡電流信號進行分析、計算。
·[0027]所述諧波檢測分析單元電路109與所述諧波信號採集電路104電連接以獲取諧波分析信號，完成諧波量的檢測與分析；當三相電流或三相不平衡電流信號超過設定值(不平衡度3 50%)時，由單片機自動生成中文簡訊，上傳到鄉鎮供電所預警計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機，進行三相電流過電流或三相不平衡電流預警。
[0028]變壓器溫度信號採集電路用於配電系統變壓器溫度信號採集。單片機系統電路113與所述溫度信號採集電路傳感器102連接，溫度信號採集電路傳感器102 —端連接於配電系統變壓器殼體或油枕內，另一端連接單片機系統電路113的輸入端。當變壓器溫度超過設定溫度值(80-85°C)時，由單片機自動生成中文簡訊(如:故障現象:變壓器過溫。排除方法:觀察變壓器油位是否缺油；觀察電流表是否超負荷。予以增加變壓器油至油位線，或調整關斷部分負荷)上傳到鄉鎮供電所預警計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機，進行變壓器溫升預警。
[0029]避雷器洩漏檢測傳感器，用於配電系統避雷器洩漏電流的檢測。單片機系統電路113，與避雷器洩漏檢測傳感器電路108連接，避雷器洩漏檢測傳感器108 —端連接於漏電檢測裝置零序電流互感器，另一端連接單片機系統電路113輸入端。當避雷器洩漏電流超過設定值(蘭20mA)時，由單片機自動生成中文簡訊，上傳到鄉鎮供電所預警計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機，進行避雷器洩漏電流預警。[0030]開關信號檢測埠電路107用於IOkV斷路開關或400V斷路器或交流接觸器的開關狀態檢測，以完成開關分、合狀態的確認。
[0031]單片機系統電路113與數據通信接口電路114電連接以完成與外圍設備的通信；所述無線發射接收通信模塊電路116與所述單片機系統電路113連接，用於發射和接收信
肩、O
[0032]工作電源整流電路111和備用電池充電電源電路112為本終端提供電源；備用電池充電電源電路112包括備用電池和備用電池的充電保護電路，其與所述工作電源整流電路111與穩壓輸出+5V端連接，可在電源側發生停電或因故障執行切斷電源時，保證整個裝置在24小時內正常運行。
[0033]實施例2
[0034]參見圖1?圖3。本實施例的配電設備在線監測預警終端，與實施例1的不同之處在於:單片機系統電路如圖2所示，和所述單片機系統電路的輸出端連接設有輸出控制埠電路(圖3所示)，單片機系統電路113通過所述輸出控制埠電路115輸出控制IOkV斷路開關或400V斷路器或交流接觸器通斷指令，以完成異常報警和輸出控制。同時，單片機系統電路113可自動生成中文簡訊(接通或斷開狀態，如:合閘成功或分閘成功)上傳至鄉鎮供電所計算機顯示屏和鄉鎮供電所電工手機預警。
[0035]單片機系統電路核心CPU模塊電路原理示意圖見圖2，CPU的四個I/O埠 WD0G、W_S0、W_CLK、ff_DATA分別與監時存貯模塊的對應接口 WDOG、W_S0、W_CLK、ff_DATA連接，這些接口可由軟體定義。
[0036]變壓器溫度檢測電路採用數字式溫度傳感器，所述數字式溫度傳感器輸出溫度信號接入CPU的DQ1、DQ2。開關狀態檢測電路的輸入端連接IOkV斷路開關或400V斷路器或交流接觸器的工作電源，其輸出端採用光耦實現強弱電隔離，檢測的開關狀態信號連接核心CPU模塊CPU的一個I/O接口。
[0037]輸出控制埠電路的核心控制部分是可控矽Ql，可控矽的輸入控制端(CONTl)連接CPU的一個I/O接口，輸出控制埠電路的控制輸出端(OUTl)控制連接IOkV斷路開關或400V斷路器或交流接觸器的工作電源。
[0038]以本實用新型配電設備在線監測預警終端為基礎，每一個配電變壓器配備一個配電設備檢測預警終端，對於一個供電所及其所轄的配電站(供電所配置預警計算機)，通過建立無線網絡通信基站，可構建配電設備工況在線監測預警系統。所述配電設備在線監測預警終端通過無線發射接收通信模塊和無線網絡通信基站無線連接；所述供電所預警計算機通過一具有雙向通信模塊的接收器和無線網絡通信基站連接。如此，則能夠較為經濟、理想的實現配電設備工作狀態在線監測及預警，將會提高配電網末端用電的供電可靠性，更加快捷的進行現場事故處理，提高供電質量。
【權利要求】
1.一種配電設備在線監測預警終端，包括電參數採集電路，信號預處理電路，單片機系統電路，通訊電路，報警電路，其特徵是:所述電參數採集電路包括變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、諧波信號採集電路、電壓信號採集電路、電流信號採集電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器；所述信號預處理電路包括諧波檢測分析單元電路和電參數檢測分析單元電路；其中，變壓器溫度檢測電路、漏電信號檢測電路、開關狀態檢測電路、避雷器洩漏檢測傳感器輸出信號分別接入所述單片機系統電路；所述諧波信號採集電路通過諧波檢測分析單元電路接入所述單片機系統電路；所述電壓信號採集電路、電流信號採集電路通過電參數檢測分析單元電路接入所述單片機系統電路；所述單片機系統電路的通訊埠連接通訊電路，並設置相應的輸出控制埠連接報警電路。
2.根據權利要求1所述的配電設備在線監測預警終端，其特徵在於:通訊電路包括無線發射接收通信模塊和光纖通訊模塊，所述無線發射接收通信模塊採用無線自組網的通訊模塊或者手機模塊，用於發射和接收信息；所述單片機系統電路通過所述光纖通訊模塊或數據通信接口電路實現與外圍設備的通信。
3.根據權利要求1或2所述的配電設備在線監測預警終端，其特徵在於:和所述單片機系統電路的輸出端連接設有輸出控制埠電路，單片機系統電路通過所述輸出控制埠電路輸出控制IOkV斷路開關或400V斷路器或交流接觸器通斷指令。
4.根據權利要求3所述的配電設備在線監測預警終端，其特徵在於:所述諧波信號採集電路經互感器耦合、電阻分壓、電容濾波後輸出諧波信號；所述諧波檢測分析單元電路用於將採樣到的諧波信號進行分壓、整形後接入單片機系統電路；所述電參數檢測分析單元電路採用A/D轉換模塊將採樣到的電壓信號、電流信號、三相不平衡電流信號進行處理，然後接入單片機系統電路。
【文檔編號】H02J13/00GK203562840SQ201320628580
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】盧志勇, 陳世忠, 張瑩 申請人:河南開啟電力實業有限公司